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論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,22

竹永 秀信; 小川 雄一*; 滝塚 知典; 矢木 雅敏*; 山田 弘司*; 坂本 宜照; 東井 和夫*; 福田 武司*; 福山 淳*; 藤田 隆明; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 84(7), p.465 - 467, 2008/07

2008年の春季に、ITPAに関する5つの会合が開催された。「閉じ込めデータベースとモデリング」と「輸送物理」の2会合は、オークリッジ国立研究所で行われ、グループ間の合同会合も多数開かれた。「MHD」の会合は日本原子力研究開発機構の那珂核融合研究所で開催され、日本側参加者は30名を超えた。「周辺及びペデスタルの物理」の会合は、サンディエゴのジェネラルアトミックス社で行われた。「定常運転」の会合は、ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学で行われた。次回会合は、「輸送物理」「閉じ込めデータベースとモデリング」と「周辺及びペデスタルの物理」が合同で2008年10月20-23日(「周辺及びペデスタルの物理」は10月20-22日)にイタリアのミラノで、「MHD」と「定常運転」が合同で2008年10月20-22日にスイスのローザンヌにて開催される予定である。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,20

藤田 隆明; 福田 武司*; 福山 淳*; 坂本 宜照; 東井 和夫*; 小川 雄一*; 竹永 秀信; 滝塚 知典; 矢木 雅敏*; 山田 弘司*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 84(1), p.70 - 72, 2008/01

2007年の秋季に、国際トカマク物理活動に関する上記4つの会合が開催された。「輸送物理」,「閉じ込めデータベースとモデリング」,「周辺及びペデスタルの物理」の3会合は、那珂核融合研究所にて行われ、グループ間の合同会合も多数開かれた。日本の参加者は44名に上った。「MHD」の会合は、ガルヒン(ドイツ)のマックスプランク研究所で行われた。次回会合は、2008年の春に「輸送物理」と「閉じ込めデータベースとモデリング」が合同でオークリッジ国立研究所(米国)で、「周辺及びペデスタルの物理」がサンディエゴ(米国)のGeneral Atomic社で、「MHD」は那珂核融合研究所で開催の予定である。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the Large Helical Device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 武藤 敬*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S668 - S676, 2007/10

 被引用回数:34 パーセンタイル:22.29(Physics, Fluids & Plasmas)

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上に加え、革新的な運転シナリオの発見により、無電流ヘリオトロンプラズマの性能を改善することに成功した。その結果、特に、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、5$$times$$10$$^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。4.5%の体積平均ベータ値や、54分間の放電時間(総入力エネルギー: 1.6GJ、平均入力パワー: 490kW)を達成することにも成功した。本論文では、IDB, 高ベータプラズマ, 長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,19

笹尾 真実子*; 草間 義紀; 河野 康則; 川端 一男*; 間瀬 淳*; 杉江 達夫; 藤田 隆明; 福田 武司*; 福山 淳*; 坂本 宜照; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 83(9), p.779 - 782, 2007/09

2007年春季に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の7つのトピカルグループ(TG)会合の報告である。各会合では、国際熱核融合実験炉(ITER)等の燃焼プラズマ実験における重要度の高い物理課題に関して、議論・検討が行われた。日本からの参加者数は27人であった。以下に、TGごとの開催日程及び開催地を示す。(1)計測TG:3月26日-30日、プリンストン(米国),(2)輸送物理TG:5月7日-10日、ローザンヌ(スイス),(3)閉じ込めデータベースとモデリングTG:5月7日-10日、ローザンヌ(スイス),(4)周辺及びペデスタルの物理TG:5月7日-10日、ガルヒン(ドイツ),(5)定常運転TG:5月9日-11日、大田(韓国),(6)MHD TG:5月21日-24日、サンディエゴ(米国),(7)スクレイプオフ層及びダイバータ物理TG:5月7日-10日、ガルヒン(ドイツ)。

論文

Comparison of boronized wall in LHD and JT-60U

芦川 直子*; 木津 要; 柳生 純一; 中畑 俊彦*; 信太 祐二; 西村 清彦*; 吉河 朗*; 石本 祐樹*; 大矢 恭久*; 奥野 健二*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.1352 - 1357, 2007/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:40.78(Materials Science, Multidisciplinary)

LHD真空容器内で主放電6081ショット,ボロニゼイション3回に曝された。ステンレス(SS316)サンプル、及び同様にJT-60U真空容器ポート内で主放電1896ショット,ボロニゼイション2回に曝された。SS316サンプル表面の元素分布状態をX線光電子分光装置(XPS)を用いて分析し、LHDとJT-60Uの結果を比較した。(1)LHDでは最表面において炭素が20%,酸素が45%であり、それ以降基板界面に至るまで80%のボロン膜が保持されている。JT-60Uでは最表面において炭素が60%であり、その後55%程度のボロン膜が保持されている。このようにLHDと比較するとJT-60Uでは壁材による堆積層が顕著である。(2)JT-60Uでのボロン膜上の堆積層はトーラス方向に非均一であり、C1s及びO1sのXPSスペクトルピークシフトの結果においても場所により異なる傾向を示す。これはトーラス方向の酸素捕捉能力が非均一であることを示唆している。(3)ボロン膜厚は、LHDではグロー電極の位置に依存するが、JT-60Uではそのような傾向は見受けられなかった。理由の一つとして炭素による堆積層がトーラス方向に非均一であることが考えられる。(4)ボロン膜の厚みは実験サイクル中十分に保持されているため、ボロン化壁による酸素軽減効果はおもにボロン膜の最表面の特性に起因すると考えられる。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the large helical device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 武藤 敬*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上と併せ、無電流ヘリオトロンプラズマの革新的な運転シナリオの開発を行った。その結果、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、$$5times10^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。この結果は魅力的な超高密度核融合炉へ道を開くものである。また、4.5%の体積平均ベータ値や、54分間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均パワー: 490kW)の放電維持時間を得ることにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,18

川端 一男*; 河野 康則; 草間 義紀; 間瀬 淳*; 笹尾 真実子*; 杉江 達夫; 藤田 隆明; 福田 武司*; 福山 淳*; 坂本 宜照; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 83(2), p.195 - 198, 2007/02

2006年の秋季にITPA(国際トカマク物理活動)に関する7つの会合が開催された。「輸送物理」,「閉じ込めデータベースとモデリング」,「周辺及びペデスタルの物理」,「定常運転」,「MHD」の5会合は、中国の成都にて「第21回IAEA核融合エネルギー会議」に引き続いて行われ、トピカルグループ間の合同会合も多数開かれた。国際装置間比較実験の結果報告のほか、国際熱核融合実験炉(ITER)のデザインレビューに関して、現状の設計への問題提起と解決策の検討を整理するためまとめられているITER Issue Cardについて活発な議論が行われた。日本の参加者は27名に上った。また、「計測」の会合は、東北大学で、「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」の会合は、カナダのトロント大学で行われた。

論文

Comparison of electron internal transport barriers in the large helical device and JT-60U plasmas

居田 克巳*; 藤田 隆明; 福田 武司*; 坂本 宜照; 井手 俊介; 東井 和夫*; 稲垣 滋*; 下妻 隆*; 久保 伸*; 出射 浩*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 46(5A), p.A45 - A50, 2004/05

 被引用回数:19 パーセンタイル:42.92(Physics, Fluids & Plasmas)

LHDプラズマとJT-60Uプラズマでは低密度プラズマにECHの追加熱を行うと、中心電子温度が上昇し電子系の内部輸送障壁が形成され、電子温度勾配が大きくなる。プラズマの主半径を温度勾配のスケール長で割った値(R/LTe)が電子温度勾配モデルから想定される一つの指標として用いられている。密度で規格化したECHのパワーによってこのR/LTeがどのように変化するかを調べた。LHDプラズマでは、あるパワーにてR/LTeが急激に増大し、内部輸送障壁形成に必要なECHパワーのしきい値の存在を示しているのに対し、JT-60Uのプラズマでははっきりしたしきい値が観測されなかった。この違いは輸送障壁形成機構の違いを示していると考えられる。一方、輸送障壁形成時の電子温度分布にも、LHDプラズマとJT-60Uプラズマで差が観測されている。JT-60Uプラズマでは輸送障壁が形成されるにつれて、プラズマの中心部の温度に平坦化が見られるが、LHDプラズマでは平坦化が観測されていない。これは回転変換分布(q分布)の違いが原因と考えられる。

論文

ITER物理R&D専門家会合報告

小川 雄一*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 東井 和夫*; 福田 武司; 若谷 誠宏*; 井手 俊介; 高瀬 雄一*; 飛田 健次; 福山 淳*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 77(10), p.1042 - 1048, 2001/10

平成13年3月$$sim$$7月にかけて開催された6つのITER物理R&D専門家会合の概要を報告する。閉じ込めのデータベースとモデリングに関する専門家会合では、高密度閉じ込め実験に関する討議と閉じ込め比例則の検証作業を行った。輸送と内部障壁の物理専門家会合では、国際データベース活動の現状をレビューするとともに今後の作業計画を策定した。高エネルギー粒子と加熱及び定常運転専門家会合では、ITERの先進定常運転における重点課題項目の抽出と解決に向けての討議検討を行った。周辺及びペデスタルの物理専門家会合では、磁場構造に注目したペデスタル特性の解析に重点を置くことになった。スクレイプ・オフ層及びダイバータの物理専門家会合では、ダイバータ熱負荷の比例則構築と金属ダイバータの特性について議論した。また、計測専門家会合では、電磁気計測における放射誘起起電力の問題について討議した。

論文

Understanding of the H mode pedestal characteristics using the multimachine pedestal database

波多江 仰紀; 杉原 正芳; Hubbard, A. E.*; Igitkhanov, Y.*; 鎌田 裕; Janeschitz, G.*; Horton, L. D.*; 大藪 修義*; Osborne, T. H.*; Osipenko, M.*; et al.

Nuclear Fusion, 41(3), p.285 - 293, 2001/03

 被引用回数:38 パーセンタイル:23.82(Physics, Fluids & Plasmas)

マルチマシーンデータベースを用い、次の課題に着目し解析した。すなわち、(1)将来炉の標準運転モードであるType I ELM中のペデスタル圧力の理解と予測、(2)良い閉じ込め性能でELM振幅が小さいType II ELMの運転領域の同定、(3)Type I, II ELM領域に接しているType III ELMの上限の理論予測との比較(4)高密度放電での閉じ込め劣化に関連する、コア閉じ込めとペデスタル温度との関係。この結果、スケーリングとモデルに基づくペデスタル圧力の表式は、実験データをおおむねスケールし、将来炉のための初期的な予測を可能にした。またType II ELMの運転領域としてqと$$sigma$$の範囲を示した。Type III ELMの上限の理論予測では、実験データの上限と良い一致を見た。コア閉じ込めが劣化し始めるとき、クリティカルなペデスタル温度があることを示した。

論文

ITER物理R&D専門家会合及びITER物理委員会報告

東井 和夫*; 福田 武司; 若谷 誠宏*; 小川 雄一*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 井手 俊介; 高瀬 雄一*; 飛田 健次; 福山 淳*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 77(2), p.184 - 191, 2001/02

平成12年秋に開催された7つのITER物理R&D専門家会合、1.「計測」:原研那珂研究所,9月21-22日、2.「輸送及び内部輸送障壁の物理」:ENEA(イタリア,フラスカティ),10月11-13日、3.「閉じ込めデータベースとモデリング」:ENEA(イタリア,フラスカティ),10月11-13日、4.「高エネルギー粒子,加熱及び定常運転」:ENEA(イタリア,フラスカティ),10月11-13日、5.「周辺及びペデスタルの物理」:マックスプランク物理研究所(ドイツ,ガルヒンク),10月11-13日,6.「スクレイプ・オフ層及びダイバータの物理」:マックスプランク物理研究所(ドイツ,ガルヒンク),10月11-13日、7.「MHD,ディスラプション及び制御」:マックスプランク物理研究所(ドイツ,ガルヒンク),10月11-13日、及びそれら会合に引き続いて10月14日に開催されたITER物理委員会会合の概要を報告する。

論文

ITER物理R&D専門家会合報告

若谷 誠宏*; 東井 和夫*; 福田 武司; 小川 雄一*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 鎌田 裕; 大藪 修義*; 波多江 仰紀

プラズマ・核融合学会誌, 76(10), p.1091 - 1093, 2000/10

「輸送及び内部障壁の物理」、「閉じ込めデータベース及びモデリング」及び「周辺及びペデスタルの物理」に関する3つのITER物理R&D専門家グループが、2000年3月27-30日,那珂研究所に集まり3度目の合同会合を開催した。この合同専門家会合に並行して、「周辺部と中心部における輸送障壁」に関するIEA3大トカマク協力ワークショップも開催された。両会合には、日本から30名、欧州から17名、ロシアから5名、米国から7名が参加した。後者のワークショップでは、27-29日に6つの全体会議と4作業グループ(WG)の並列セッションを行った。(1)内部輸送障壁(ITB),(2)周辺部と中心部との相互作用,(3)代替先進領域,(4)輸送障壁及びモデリング,(5)ペデスタル及びモデリング,(6)ITBデータベース,(a)閉じ込めデータベースWG,(b)ペデスタルWG,(c)ITB WG,(d)モデリングWG。そこで、実験結果(TFTR,JET,JT-60U,DIII-D,ASDEX-Upgrade,Alcator C-Mod,JFT-2M,TEXTOR-94,TCV,TUMAN-3M,START,LHD),データベース解析,理論モデル,数値シミュレーション等の50以上の発表が行われた。会合の主要課題の一つはITBの国際データベースの作成に関する議論であった。現存データベース(Hモード閉じ込めDB,パワー閾値DB,分布DB,ペデスタルDB)の解析作業等を行った。また、これらのデータベースを国際協力で継続して拡張していくことになった。

論文

Deuterium pumping experiment with superpermeable Nb membrane in JFT-2M tokamak

中村 幸男*; 仙石 盛夫; 中原 由紀夫*; 鈴木 直之*; 鈴木 肇*; 大藪 修義*; Busnyuk, A.*; Notkin, M.*; Livshits, A.*

Journal of Nuclear Materials, 278(2-3), p.312 - 319, 2000/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.37(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉燃料の水素と、ヘリウム灰を分離して排気可能な先進的排気システムである、超透過膜(Nb)ポンプをJFT-2Mトカマクのダイバータ室内に設置して排気試験を行った。強いガスパフ(~3Pam$$^{3}$$/s)だけでダイバータ室の圧力を上げた場合は全く排気せず、ダイバータプラズマがポンプを見込む場合にきた時のみ排気が観測された。また、中性ガス圧に比例した粒子(原子状)束を排気できた(最大7.3$$times$$10$$^{19}$$D/m$$^{2}$$s)。これらのことより、(1)世界で初めてトカマク環境下で超透過膜ポンプの排気性能実証、(2)強いガスパフによる低温高密度ダイバータと組み合わせた結果、高圧力で効率良く排気できることを実証、(3)そのような系では原子状水素束は分子状水素密度に比例することを検証等の結果を得た。

論文

ITER物理R&D専門家会合報告

若谷 誠宏*; 福田 武司; 東井 和夫*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 小川 雄一*; 鎌田 裕; 大藪 修義*; 波多江 仰紀

プラズマ・核融合学会誌, 76(2), p.175 - 177, 2000/02

閉じ込め物理に関連する3グループが集まり、1999年の2度目の会合を開催した。「輸送及び内部障壁の物理」専門家グループは、再編成以前の専門家グループの会合を含めると、これが第10回目の会合であり、「閉じ込めデータベース及びモデリング」専門家会合は第11回目である。今年から設置された「周辺及びペデスタルの物理」専門家グループは第2回目となる。前回の会合後、米国がITER物理R&Dに参加できなくなったため、今回の会合は日・欧・露の3極の専門家による会合となった。専門家会合は、2日間の会期で開催した。1日目には合同の会合を開き、2日目は並列して個別にグループ会合を開き、最終のまとめは、合同で行った。なお、次回の専門家会合は3グループともに、2000年3月27-30日に日本(原研那珂)での開催を計画している。

論文

ITER物理R&Dの成果,3; ダイバータ物理

嶋田 道也; 細金 延幸; 伊丹 潔; 高村 秀一*; 大藪 修義*; 俵 博之*; 畑山 明聖*

プラズマ・核融合学会誌, 76(1), p.41 - 63, 2000/01

ITER物理R&D期間中のダイバータ研究に関する主な成果と現状についてまとめた。ITERの標準運転モードとして、デタッチダイバータが検討され、デタッチ現象(放射損失の促進、プラズマ圧力の降下、再結合過程等)が実験的に調べられた。このような現象は、最近のモデリングの進展により、シミュレーションによっても良く再現されるようになった。しかし、ダイバータと主プラズマ閉込めの両立性については、ダイバータ形状の効果が明瞭でなく、今後の課題として残っている。粒子補給については、内側入射ペレットが開発されたことにより、解決の見通しを得た。ヘリウム灰の排気には大きな問題がないことが確認された。R&D活動の特別な作業として、SOLデータベースが構築され、SOL幅などの比例則が導出された。ダイバータ壁材料の損耗や再付着についても議論された。

論文

ITER物理R&Dの成果,2; 高性能プラズマの閉じ込めと輸送現象

若谷 誠宏*; 大藪 修義*; 小川 雄一*; 鎌田 裕; 滝塚 知典; 東井 和夫*; 波多江 仰紀; 福田 武司; 三浦 幸俊

プラズマ・核融合学会誌, 76(1), p.21 - 40, 2000/01

トカマク核融合実験炉ITERの設計には、その閉じ込め性能を予測することが必要である。現トカマク実験結果をもとにした経験的比例則や、理論的・半経験的に作成された輸送モデルを用いて予測を行っている。この予測をより確かなものにするために、閉じ込めと輸送に関して物理R&Dが行われてきた。この論文は、その成果を報告するものである。閉じ込めのデータベース、Hモード閉じ込め比例則、遷移パワー比例則、輸送モデル、無次元輸送実験、L/H遷移理論、周辺ペデスタル、ELM、高密度Hモード、及び内部輸送障壁について記述する。また、その物性課題とITERとの関連も記述する。

論文

ITER物理R&D専門家会合報告

若谷 誠宏*; 東井 和夫*; 福田 武司; 大藪 修義*; 鎌田 裕; 波多江 仰紀; 小川 雄一*; 三浦 幸俊; 滝塚 知典

プラズマ・核融合学会誌, 75(7), p.864 - 865, 1999/07

1999年4月、ドイツのマックスプランク・プラズマ物理研究所で開催された、ITER物理R&D専門家会合について報告する。「輸送と内部障壁の物理」、「境界とペデスタルの物理」及び「閉じ込めのデータベースとモデリング」の3専門家グループが合同会合と個別会合を行った。会合では、(1)低コストITERの閉じ込め評価、(2)Hモードデータベースと比例則、(3)Hモード遷移パワー閾値、(4)分布データベースと輸送モデル、(5)高密度Hモード及びRIモード、(6)内部障壁の物理、(7)境界ペデスタルデータベース、及び(8)ペデスタルの物理、に関して発表や討議・検討が行われた。この概要を紹介する。

論文

ITER物理R&D専門家会議報告

細金 延幸; 朝倉 伸幸; 杉江 達夫; 芳野 隆治; 福田 武司; 草間 義紀; 飛田 健次; 井手 俊介; 嶋田 道也; 仙石 盛夫; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 75(2), p.156 - 161, 1999/02

平成10年9月から10月にかけて開催された7件のITER物理R&D専門家会議の主な内容を取りまとめた会議報告である。

論文

第17回IAEA核融合エネルギー会議

石田 真一; 市村 真*; 大藪 修義*; 岡村 昇一*; 小森 彰夫*; 関 泰; 中島 徳嘉*; 二宮 博正; 八木 康之*; 山中 龍彦*

プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1463 - 1466, 1998/12

平成10年10月19日-24日に横浜で開催された第17回IAEA核融合エネルギー会議の報告である。会議全体及び開会式の概要、自己点火プラズマへの道を拓くとともに、長時間維持で顕著な成果が得られたトカマク実験結果、ITER実現の技術的見通しが示された炉工学・ITERの成果、及び非トカマク実験、慣性核融合、理論の成果について述べてある。

論文

ITER物理R&D専門家会合の報告

福田 武司; 若谷 誠宏*; 東井 和夫*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 小川 雄一*; 高村 秀一*; 大藪 修義*; 細金 延幸; 仙石 盛夫; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 74(8), p.885 - 887, 1998/08

ITER物理R&Dの一環として開催された3件の専門家会議、「閉込めと輸送に関する専門家グループと閉込めのデータベースとモデリングに関する専門家グループのワークショップ」(4/20~25)、「ディスラプション・MHD不安定性・プラズマ制御に関する物理R&D専門家グループのワークショップ」(5/11~14)、「ダイバータ物理専門家グループとダイバータ・モデリング及びデータベース専門家グループの合同ワークショップ」(5/25~27)についての会合報告である。

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